【漫画技术】Android跨进程通信

作者:Silencezwm

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声明:本文是Silencezwm原创,已获其授权发布,未经原作者允许请勿转载

类型

描述

用时

选题

silencezwm

0.5小时

写作时间

2017年10月25日

5.5小时

审稿

silencezwm、Mya婷婷

2小时

校对上线

silencezwm

1小时

Tips:4个环节,共计约9小时的精心打磨完成上线,同时也非常感谢参与审稿的同学。


看漫画,涨薪资(¥) >>>【小猪的传奇一生】:

该漫画描述了小猪仔出生后,就生活在猪圈中,快乐的成长着。有一天,小猪长大了,屠宰场的老板就会通过船将肥猪运输过来进行屠宰,然后将猪肉销往世界各地。

看完该漫画后,是不是觉得小猪仔的一生有点小悲凉,要怪就怪可恶的人类,无肉不欢,哈哈。

精彩的漫画背后,总隐藏着一丝丝技术的小知识。本文将为你介绍“Android跨进程通信”的相关知识,通过本文的学习,你可以了解到:

一、单进程通信与多进程通信之间的区别

二、跨进程通信常见的五种实现方式

三、跨进程通信的注意事项

一、单进程通信与多进程通信之间的区别

概念普及:IPC(Inter-Process Communication)机制,即进程间通信或者跨进程通信机制,是指两个进程之间进行数据交换的过程。

1.1、单进程通信

在很久以前,小猪仔从生到死都是在猪圈中生活的,没有外来者的入侵。同样的,在Android开发中,默认情况下,程序运行后,都只是运行在一个以项目包名创建的主进程中(就好比猪圈),例如

项目包名为:com.silencezwm.ipcdemo

默认进程名:com.silencezwm.ipcdemo

单进程通信就如:不同品类的猪仔(Android中不同的组件)在相同的猪圈(在同一进程中)中生活(运行)。

1.2、多进程通信

突然有一天,河流的右边来了一个商人,他发现河对岸有不少肥猪在游荡。于是,他发现了一个发家致富的机会,他在这里建了一个屠宰场。然后经常通过船将对岸的肥猪运送过来,进行屠宰,赚的盆满钵满。

这个就类似Android程序,本来只有一个进程在运行,但是因为产品提了个奇葩的需求,使得我们程序猿们不得不多开一个进程来实现该需求。

程序猿们一顿牢骚后,最后还是动手干活了。

他们在AndroidManifest.xml文件中相应的组件添加了android:process属性,并指定进程名。然后打开了两个Activity,但是BActivity被指定运行在新的进程,当程序跑起来后,此时可以看到有两个进程正在运行,如图:

我们知道,在单进程中通信,组件间是可以随意进行通信,因为它们都处于同一个内存空间。那多进程之间是怎样通信的呢?

漫画中,屠宰场的老板通过船将河对岸的肥猪运送过来,就因为船的存在,该老板就可以跨越河流到达对岸。那么,Android跨进程通信中,我们也需要拥有同样功能的船,它就是Binder,通过Binder的中转,进程之间就能顺利的进行数据交换了。

二、跨进程通信常见的五种实现方式

五种常见的实现方式可分为两大类:四大组件的跨进程通信和AIDL。

2.1、四大组件

Activity、Service、BroadcastReceiver、Content Provider四大组件只需要在AndroidManifest.xml文件相应的组件中添加android:process属性,并指定进程名。程序运行起来后,它们就会运行在不同的进程中,它们之间的通信,官方已经给我们做了非常好的封装,所以使用起来也非常方便,这里就不多做解释了。

2.2、AIDL

概念普及:AIDL(Android interface definition Language),即Android接口定义语言。

要想应用AIDL技术,就至少需要有两个进程存在,A进程通过定义的AIDL接口文件与B进程进行通信,具体的实现步骤如下:

1、准备两个进程:新建一个项目 IPCDemo,然后新建一个Module IPCClient,这样我们就准备好了两个进程,完成后的项目结构如图:

2、创建AIDL文件:在服务端IPCDemo中新建一个AIDL接口文件:IMyAidlInterface.aidl,其中会默认实现basicTypes方法,然后我们再定义一个login方法,IMyAidlInterface.aidl完整代码如下;

package com.silencezwm.ipcdemo;

/**
 *  定义的AIDL接口文件
 */
interface IMyAidlInterface {
    /**
     *  AIDL默认实现的方法
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float                     aFloat,double aDouble, String aString);

    /**
     *  定义了一个登录方法,包含用户名、密码两个参数
     */
    void login(String username, String password);

}

3、build项目:此时,Android Studio会自动为你生成一个继承自IInterface的java文件,IMyAidlInterface.java完整代码如下;

package com.silencezwm.ipcdemo;


/**
 * 定义的AIDL接口文件
 */
public interface IMyAidlInterface extends android.os.IInterface {
    /**
     * Local-side IPC implementation stub class.
     */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface";

    /**
     * Construct the stub at attach it to the interface.
     */
    public Stub() {
        this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
    }

    /**
     * Cast an IBinder object into an   com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface interface,
     * generating a proxy if needed.
     */
    public static com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
        if ((obj == null)) {
            return null;
        }
        android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface))) {
            return ((com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface) iin);
        }
        return new com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
    }

    @Override
    public android.os.IBinder asBinder() {
        return this;
    }

    @Override
    public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
        switch (code) {
            case INTERFACE_TRANSACTION: {
                reply.writeString(DESCRIPTOR);
                return true;
            }
            case TRANSACTION_basicTypes: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                int _arg0;
                _arg0 = data.readInt();
                long _arg1;
                _arg1 = data.readLong();
                boolean _arg2;
                _arg2 = (0 != data.readInt());
                float _arg3;
                _arg3 = data.readFloat();
                double _arg4;
                _arg4 = data.readDouble();
                java.lang.String _arg5;
                _arg5 = data.readString();
                this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
            case TRANSACTION_login: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.lang.String _arg0;
                _arg0 = data.readString();
                java.lang.String _arg1;
                _arg1 = data.readString();
                this.login(_arg0, _arg1);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    private static class Proxy implements com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface {
        private android.os.IBinder mRemote;

        Proxy(android.os.IBinder remote) {
            mRemote = remote;
        }

        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return mRemote;
        }

        public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
            return DESCRIPTOR;
        }

        /**
         * AIDL默认实现的方法
         */
        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeInt(anInt);
                _data.writeLong(aLong);
                _data.writeInt(((aBoolean) ? (1) : (0)));
                _data.writeFloat(aFloat);
                _data.writeDouble(aDouble);
                _data.writeString(aString);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }

        /**
         * 定义了一个登录方法,包含用户名、密码两个参数
         */
        @Override
        public void login(java.lang.String username, java.lang.String password) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeString(username);
                _data.writeString(password);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_login, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }
    }

    static final int TRANSACTION_basicTypes = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_login = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}

    /**
    * AIDL默认实现的方法
    */
    public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException;

    /**
    * 定义了一个登录方法,包含用户名、密码两个参数
    */
    public void login(java.lang.String username, java.lang.String password) throws android.os.RemoteException;
}

4、新建Service:继续在服务器端src/main/java/包名目录下新建一个Service,并在配置文件中注册,然后设置其action值为com.silencezwm.ipcdemo,以供客户端进行调用,并在Service内部创建一个内部类继承静态抽象类IMyAidlInterface.Stub,AidlService.java完整代码如下:

package com.silencezwm.ipcdemo; import android.app.Service; import android.content.Intent; import android.os.IBinder; import android.os.RemoteException; import android.util.Log; public class AidlService extends Service { private static final String TAG = AidlService.class.getName(); public AidlService() { } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { return new MyBinder(); } class MyBinder extends IMyAidlInterface.Stub { @Override public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException { Log.d(TAG, "=====:basicTypes"); } @Override public void login(String username, String password) throws RemoteException { Log.d(TAG, "=====:login" + username + "==" + password); } } }

5、拷贝aidl目录文件:至此,服务端的代码编写完成,接下来我们只需要完成客户端的调用代码即可。相当简单,首先把服务端aidl整个文件夹拷贝到客户端src/main目录下(至于拷贝的原因,稍后会进行阐述),然后build项目。此时,客户端、服务端就同时拥有AIDL相同的代码;

6、绑定服务端Service:在客户端你想要的地方通过服务端Service所在地的包名以及action来进行绑定,然后将Service连接成功后返回的IBinder对象,通过IMyAidlInterface.Stub.asInterface方法转换为我们定义的aidl对象,然后根据该对象调用我们所定义的方法即可完成整个通信过程,客户端MainActivity.java调用代码如下:

package com.silencezwm.ipcclient;

import android.content.ComponentName; import android.content.Context; import android.content.Intent; import android.content.ServiceConnection; import android.os.Bundle; import android.os.IBinder; import android.os.RemoteException; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.view.View; import android.widget.Button; import com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface; public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener { private Button mBtnLogin; private IMyAidlInterface mIMyAidlInterface; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); mBtnLogin = (Button) findViewById(R.id.btn_login); mBtnLogin.setOnClickListener(this); } @Override public void onClick(View view) { switch (view.getId()) { case R.id.btn_login: Intent intent = new Intent(); // 服务端AndroidManifest.xml文件该Service所配置的action intent.setAction("com.silencezwm.ipcdemo"); // Service所在的包名 intent.setPackage("com.silencezwm.ipcdemo"); bindService(intent, new ConnectCallBack(), Context.BIND_AUTO_CREATE); break; } } class ConnectCallBack implements ServiceConnection{ // 服务连接成功回调 @Override public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) { mIMyAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(iBinder); login(); } // 服务断开连接回调 @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) { mIMyAidlInterface = null; } } private void login() { try { mIMyAidlInterface.login("silencezwm", "123456"); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } } }

7、结果验证:收获的季节来了,先将服务端程序跑起来,之后将客户端程序跑起来,点击登录按钮,不出意外的话,我们已经绑定了服务端的Service,并调用了login方法,将数据传递到服务端了,来看看Log的打印信息:

回顾AIDL整个实现过程,其实并不复杂。此时,聪明的人往往都会有一个疑问:

客户端的数据到底是如何传递到服务端的呢?

接下来,我们就来一探究竟,以下的代码主要涉及到自动生成的IMyAidlInterface.java文件。

在客户端调用代码中,我们知道,一旦绑定Service成功后,会返回一个IBinder对象,调用IMyAidlInterface.Stub.asInterface(iBinder)方法将该对象转换为了我们所定义的AIDL接口对象,该方法具体做了什么呢?来看看:

private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface";

public Stub() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); } public static com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj == null)) { return null; } android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface))) { return ((com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface) iin); } return new com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj); }

上面这段代码中,首先Stub构造方法被调用,跟着attachInterface方法被调用:

private IInterface mOwner;

private String mDescriptor; ... public void attachInterface(IInterface owner, String descriptor) { mOwner = owner; mDescriptor = descriptor; }

相当好理解,就是进行接口对象和字符串标识符的赋值。接下来在asInterface方法中,会根据标识符去IBinder的本地去查找是否有该对象,也就是调用obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法,继续源码中Binder.java

public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {

if (mDescriptor.equals(descriptor)) { return mOwner; } return null; }

意思就是如果本地存在这个标识符的IInterface对象,那就直接返回之前构造方法中初始化的mOwner对象,否则返回null,因为我们这里涉及到了跨进程通信,所以这里会直接返回null。代码继续往下走,很显然,以下这段代码会调用:

return new com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);

代码字面意思就是返回IBinder的代码对象,如下:

private android.os.IBinder mRemote;

Proxy(android.os.IBinder remote) { mRemote = remote; }

到这里,我们就拿到了一个IBinder的代理对象,通过代理对象,我们就可以调用之前所定义的login方法啦,代码:

@Override

public void login(java.lang.String username, java.lang.String password) throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); _data.writeString(username); _data.writeString(password); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_login, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } }

这里就涉及到了一个重要的类Parcel,Parcel天生具备跨进程传输数据能力。在文章开头的漫画中,可不是直接把猪仔赶上船就行的,万一猪仔乱跑掉河里去了怎么办,所以屠宰场老板就准备了些猪笼。首先将猪仔赶进猪笼中,待船靠岸后,打开猪笼,将猪仔放出来即可。我们这里的Parcel就好比猪笼,我们把需要传递的数据写入Parcel中,然后到达目标进程后,将Parcel中的数据读出即可,所以可以将Parcel称为数据传输载体。Parcel支持的数据类型非常之多,足以满足我们日常开发所需。

现在你知道客户端的数据是如何传递到服务端了吗?

三、跨进程通信的注意事项

3.1、客户端与服务端aidl文件以及包名必须一致,否则无法正常通信。

3.2、在绑定服务端Service的时候,intent最好设置目标Service所在的包名,如intent.setPackage("com.silencezwm.ipcdemo"),当SDK版本大于14的时候,你会碰到这个错误 java.lang.IllegalArgumentException: Service Intent must be explicit:。

3.3、跨进程传递实体类必须进行序列化,不信你试试看。

3.4、Parcel所占用的内存,会随着你传递的数据量大小而相应变化。

好啦,本篇“Android跨进程通信”的相关介绍就到这里了,感谢你的到来!

原文发布于微信公众号 - Android先生(cyg_24kshign)

原文发表时间:2017-10-27

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